JP4929408B1 - 中空エンジンバルブの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】所望の肉厚の軸部を有する中空エンジンバルブを比較的容易に製造することができる中空エンジンバルブの製造方法を提供することにある。
【解決手段】軸部から弁傘部の拡径部に亘って形成された中空部を有する中空エンジンバルブの製造方法であって、軸部１１と軸部に接続する弁傘部形成部分１２からなり、軸部から弁傘部形成部分の拡径部に亘って円柱体形状の穴部１３が形成された中空エンジンバルブの弁本体半完成品１０に対し、回転塑性加工を行うことで、軸部を縮径する回転塑性加工工程と、この工程に引き続き、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対しネッキング加工を行うことで、軸部の外径および内径を縮径するネッキング加工工程と、この工程に引き続いて、軸部の先端を封止することにより、中空エンジンバルブを得る封止工程を備えるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸部（胴部）から弁傘部の拡径部に亘って中空部が形成された中空エンジンバルブの製造方法に関する。
中空エンジンバルブ（弁）の製造方法が種々開発され、中空エンジンバルブを鍛造で成形する方法がある。例えば、特許文献１には、中空エンジンバルブの弁傘部の製造方法及び中空エンジンバルブが開示されている。
特許文献１に記載の製造方法では、熱間鍛造にて中実丸棒（円柱状のビレット材）の上面にパンチで円柱形の穴を明けてコップ状中間部材を成形し、この下部を鍛造により拡径して弁傘部形成部分を成形し、これに対しネッキング加工を複数回行うことで弁傘部形成部分の上部を徐々に絞り上げて弁傘部およびこれに接続する中空軸部を成形して中空エンジンバルブの弁本体を得ている。
特許第４３０２９１号（例えば、［実施例１］、［図１］〜［図４］など参照）
上述した中空エンジンバルブの製造方法では、図６に示すように、中空エンジンバルブの弁本体半完成品を成形して弁本体を得ている。まず、図６Ａに示すように、肉厚ｔ0である軸部（胴部）１０１とこれに接続する弁傘部形成部分１０２とを有する中空エンジンバルブの弁本体半完成品１００を用意する。中空エンジンバルブの弁本体半完成品１００においては、軸部１０１から弁傘部形成部分１０２の拡径部に亘って、直径ｄ0の穴部１０３が形成されている。続いて、第１回目のネッキング加工を行うことにより、図６Ｂに示すように、軸部１０４が肉厚ｔ1（＞ｔ0）となると共に、穴部１０５が直径ｄ1（＜ｄ0）となる。続いて、第２回目のネッキング加工を行うことにより、図６Ｃに示すように、軸部１０６が肉厚ｔ2（＞ｔ1）となると共に、穴部１０７が直径ｄ2（＜ｄ1）となる。このようにネッキング加工を複数回繰り返し行い、第ｎ回目のネッキング加工を行うことにより、図６Ｄに示すように、軸部１０８が肉厚ｔn（＞ｔ(n-1)）となると共に、穴部１０９が直径ｄn（＜ｄ(n-1)）となる。
上述したネッキング加工では、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の穴部内にマンドレル（中子）を入れることができない。そのため、ネッキング加工により軸部を絞り上げると、この加工の回数に応じて、軸部の肉厚が厚くなっていく。よって、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の肉厚およびネッキング加工の回数により、中空エンジンバルブの弁本体の軸部の肉厚が制約されてしまう。また、軸部が折れる座屈変形などが生じないように、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の肉厚を所定の大きさ以上にする必要があった。このように、上述した中空エンジンバルブの製造方法では、所望の肉厚の軸部を有する中空エンジンバルブを得ることは難しかった。
以上のことから、本発明は、前述した課題を解決するために為されたもので、所望の肉厚の軸部を有する中空エンジンバルブを比較的容易に製造することができる中空エンジンバルブの製造方法を提供することを目的としている。
上述した課題を解決する第１の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法は、
軸部から弁傘部の拡径部に亘って中空部が形成された中空エンジンバルブを製造する方法であって、
軸部と前記軸部に接続する弁傘部形成部分からなり、前記軸部から前記弁傘部形成部分の拡径部に亘って円柱体形状の穴部が形成された中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し、回転塑性加工を行うことで、前記軸部を縮径する第１の回転塑性加工工程と、
この工程に引き続き、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し、当該中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記弁傘部形成部分の拡径部および前記軸部を押圧するダイスのダイス孔の内径が、段階が進むごとに少しずつ縮径されたダイスを、絞り上げ工程の数だけ用いて徐々に絞り上げるネッキング加工を行うことで、前記軸部の外径および内径を縮径するネッキング加工工程と、
この工程に引き続いて、前記軸部の先端を封止することにより、中空エンジンバルブを得る封止工程とを備える
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第２の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法は、
第１の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法であって、
前記回転塑性加工が、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記穴部内に中子を挿入し、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品と前記中子を一緒に軸回転しつつ、前記軸部の外周部にスエージング加工用ダイスによる打撃を与えるロータリースエージング加工、または前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記穴部内に中子を挿入し、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品と前記中子を一緒に軸回転しつつ、前記軸部の外周部にスピニング加工用ダイスを押し付けるスピニング加工である
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第３の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法は、
第１の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法であって、
前記回転塑性加工が、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品を軸回転しつつ、前記軸部の外周部にスエージング加工用ダイスによる打撃を与えるロータリースエージング加工、または、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品を軸回転しつつ、前記軸部の外周部にスピニング加工用ダイスを押し付けるスピニング加工と、
この加工に引き続き、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記穴部内に中子を挿入し、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品と前記中子を一緒に軸回転しつつ、前記軸部の外周部にスエージング加工用ダイスによる打撃を与えるロータリースエージング加工、または前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記穴部内に中子を挿入し、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品と前記中子を一緒に軸回転しつつ、前記軸部の外周部にスピニング加工用ダイスを押し付けるスピニング加工との組み合わせである
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第４の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法は、
第１の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法であって、
前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し前記ネッキング加工を行った後に、回転塑性加工を行うことで、前記軸部の内径の大きさを保持しつつその外径を縮径する第２の回転塑性加工工程をさらに備える
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第５の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法は、
第４の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法であって、
前記第２の回転塑性加工工程における前記回転塑性加工が、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記穴部内に中子を挿入し、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品と前記中子を一緒に軸回転しつつ、前記軸部の外周部にスエージング加工用ダイスによる打撃を与えるロータリースエージング加工、または前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記穴部内に中子を挿入し、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品と前記中子を一緒に軸回転しつつ、前記軸部の外周部にスピニング加工用ダイスを押し付けるスピニング加工である
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第６の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法は、
第４の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法であって、
前記第２の回転塑性加工工程の前記回転塑性加工を、前記軸部の上部以外の部分に対してのみ行って、前記軸部の上部以外にて内径の大きさを保持しつつその外径を縮径する一方、前記軸部の上部における外径を加工前の大きさを保持して大径部とし、
前記封止工程にて、前記大径部をプレスして、前記軸部の先端を封止することにより、前記中空エンジンバルブを得る
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第７の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法は、
軸部から弁傘部の拡径部に亘って中空部が形成された中空エンジンバルブを製造する方法であって、
軸部と前記軸部に接続する弁傘部形成部分からなり、前記軸部から前記弁傘部形成部分の拡径部に亘って円柱体形状の穴部が形成された中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し、当該中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記弁傘部形成部分の拡径部および前記軸部を押圧するダイスのダイス孔の内径が、段階が進むごとに少しずつ縮径されたダイスを、絞り上げ工程の数だけ用いて徐々に絞り上げるネッキング加工を行うことで、前記軸部の外径および内径を縮径する第１のネッキング加工工程と、
この工程に引き続き、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し回転塑性加工を行うことで、前記軸部を縮径する回転塑性加工工程と、
この工程に引き続いて、前記軸部の先端を封止することにより、中空エンジンバルブを得る封止工程とを備える
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第８の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法は、
第７の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法であって、
前記回転塑性加工が、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記穴部内に中子を挿入し、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品と前記中子を一緒に軸回転しつつ、前記軸部の外周部にスエージング加工用ダイスによる打撃を与えるロータリースエージング加工、または前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記穴部内に中子を挿入し、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品と前記中子を一緒に軸回転しつつ、前記軸部の外周部にスピニング加工用ダイスを押し付けるスピニング加工である
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第９の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法は、
第７の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法であって、
前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し前記回転塑性加工を行った後に、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記弁傘部形成部分の拡径部および前記軸部を押圧するダイスのダイス孔の内径が、段階が進むごとに少しずつ縮径されたダイスを、絞り上げ工程の数だけ用いて徐々に絞り上げるネッキング加工を行うことで、前記軸部の外径および内径を縮径する第２のネッキング加工工程をさらに備える
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第１０の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法は、
第７の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法であって、
前記回転塑性加工を、前記軸部の上部以外の部分に対してのみ行って、前記軸部の上部以外にて内径の大きさを保持しつつその外径を縮径する一方、前記軸部の上部における外径を加工前の大きさを保持して大径部とし、
前記封止工程にて、前記大径部をプレスして、前記軸部の先端を封止することにより、前記中空エンジンバルブを得る
ことを特徴とする。
第１または第２の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法によれば、ネッキング加工を行う前に、回転塑性加工を行うことで、軸部の肉厚を周方向および軸方向に亘って均一化することができ、次工程のネッキング加工での歩留まりを向上させることができる。また、回転塑性加工を行った後にネッキング加工を行うだけであり、所望の肉厚の軸部を有する中空エンジンバルブを比較的容易に製造することができる。
第３の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法によれば、第１の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法と同様の作用効果を奏する上に、中子を用いてロータリースエージング加工またはスピニング加工を行う前に、中子を用いずにロータリースエージング加工またはスピニング加工を行うことにより、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の外径及び肉厚を調整することができる。
第４の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法によれば、第１の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法と同様の作用効果を奏する上に、ネッキング加工を行った後に回転塑性加工を行うことにより、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の外径を所望の大きさに調整することができる。また、最後にネッキング加工を行う中空エンジンバルブの製造方法と比べて、中空エンジンバルブの軸部における内径の加工精度を向上させることができる。
第５の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法によれば、第４の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法と同様の作用効果を奏する上に、ネッキング加工を行った後に中子を用いてロータリースエージング加工またはスピニング加工を行うことにより、中空エンジンバルブの軸部の外径を所望の大きさに調整することができる。また、最後にネッキング加工を行う中空エンジンバルブの製造方法と比べて、中空エンジンバルブの軸部における内径の加工精度を向上させることができる。
第７または第８の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法によれば、ネッキング加工を行うことにより軸部の内径を所望の大きさにした後に回転塑性加工を行うことにより、中空エンジンバルブの軸部の外径を所望の大きさに調整することができる。また、最後にネッキング加工を行う中空エンジンバルブの製造方法と比べて、中空エンジンバルブの軸部における内径の加工精度を向上させることができる。
第９の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法によれば、ネッキング加工を行った後に回転塑性加工を行い、この加工に引き続いてさらにネッキング加工を行うため、ネッキング加工を行った後に回転塑性加工を行って中空エンジンバルブの軸部を成形する場合と比べて、回転塑性加工にて直径の大きい中子を用いることができ、製造作業の煩雑化を抑制できる。
第６または第１０の発明に係る中空エンジンバルブの製造方法によれば、一連の加工作業にて軸部の端部を閉塞でき、軸部の端部を閉塞する部材を別途用意する必要が無いため、製造工程を簡略化できる。
本発明の第１の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法を説明するための図であって、図１Ａに加工前の中空エンジンバルブの弁本体半完成品の斜視を示し、図１Ｂにロータリースエージング加工時の状態を示し、図１Ｃに第１回目のネッキング加工時の状態を示し、図１Ｄに第ｎ回目のネッキング加工時の状態を示し、図１Ｅに中空エンジンバルブの完成品の斜視を示す。 本発明に係る中空エンジンバルブの製造方法による工程と軸部の内径および外径の大きさとの関係を示すグラフである。 本発明の第６の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法を説明するための図であって、図３Ａに平面を示し、図３Ｂに斜視を示す。 本発明の第６の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法を説明するための図であって、図４Ａに端部加工前の中空エンジンバルブの断面を示し、図４Ｂに端部加工後の中空エンジンバルブの断面を示す。 本発明に係る中空エンジンバルブの製造方法の他例を説明するための図であって、図５Ａに加工前の中空エンジンバルブの弁本体半完成品の斜視を示し、図５Ｂにスピング加工時の状態を示し、図５Ｃに第１回目のネッキング加工時の状態を示し、図５Ｄに第ｎ回目のネッキング加工時の状態を示し、図５Ｅに中空エンジンバルブの完成品の斜視を示す。 従来の中空エンジンバルブの製造方法を説明するための図であって、図６Ａに加工前の中空エンジンバルブの弁本体半完成品の断面を示し、図６Ｂに第１回目のネッキング加工後の断面を示し、図６Ｃに第２回目のネッキング加工後の断面を示し、図６Ｄに第ｎ回目のネッキング加工後の断面を示す。
本発明に係る中空エンジンバルブの製造方法について、各実施例にて具体的に説明する。
本発明の第１の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法について、図１および図２を参照して説明する。図２にて、横軸が工程を示し、縦軸が各工程の処理後における中空エンジンバルブの弁本体半完成品および弁本体における軸部の内径および外径の大きさを示す。また、バツ印が実施例１に係る中空エンジンバルブの弁本体半完成品および弁本体における軸部の外径の大きさを示し、三角印が中空エンジンバルブの弁本体半完成品および弁本体における軸部の内径の大きさを示し、実線が実施例１の場合を示す。なお、工程Ｓ０（初期状態）にて、中空エンジンバルブの弁本体半完成品における軸部の内径の大きさおよび外径の大きさを示す。
本実施例では、中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対しロータリースエージング加工（回転塑性加工）を行った後に、ネッキング加工を行っている。具体的には、図２に示すように、中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し第１の工程Ｓ１から第２の工程Ｓ２（第１の回転塑性加工工程）にてロータリースエージング加工を行い、続いて、第３の工程Ｓ３から第８の工程Ｓ８の工程（ネッキング加工工程）にてネッキング加工を行っている。
中空エンジンバルブの弁本体半完成品を用意する。中空エンジンバルブの弁本体半完成品１０は、図１Ａに示すように、軸部（胴部）１１と、軸部１１の下端部に接続する弁傘部形成部分１２ａとを有する。軸部１１から弁傘部形成部分１２ａの拡径部に亘って円柱体状の穴部１３が形成されている。
最初に、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部に対しロータリースエージング加工を行う。例えば、図１Ｂに示すように、中空エンジンバルブの弁本体半完成品１０の軸部１１に中子５２を入れておき、中空エンジンバルブの弁本体半完成品１０の軸心を中心として方向Ｒに中空エンジンバルブの弁本体半完成品１０と中子５２を一緒に回転しつつ、この軸部１１の外周部１１ａにダイス（スエージング加工用ダイス）５１による打撃を与える。これにより、軸部１１の外径が縮径する。ここでは、２つのダイス５１を１組として４つのダイス５１を用いている。１組のダイス５１，５１は軸部１１を中心として対向配置される。ダイス５１の先端部５１ａは、軸部１１に沿う曲面状に形成されている。この加工を、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の外径が所定の大きさになるまで行う。本実施例では、第１の工程Ｓ１から第２の工程Ｓ２まで、中子を用いたロータリースエージング加工を行う。これにより、軸部１４と軸部１４の下端部に接続する弁傘部形成部分１２ｂとを有し、軸部１４から弁傘部形成部分１２ｂの拡径部に亘って穴部１５が形成された中空エンジンバルブの弁本体半完成品が得られる。この中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部１４の外径は所定の大きさ（＞ｄ１）に形成される。
続いて、上述したロータリースエージング加工により得られた中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対しネッキング加工を行う。すなわち、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し、当該中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記弁傘部形成部分の拡径部および前記軸部を押圧するダイスのダイス孔の内径が、段階が進むごとに少しずつ縮径されたダイスを、絞り上げ工程の数だけ用いて徐々に絞り上げるネッキング加工を行う。例えば、第１回目の絞り上げ工程にて、図１Ｃに示すように、ダイス６１を用いてネッキング加工を行う。まず、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の上方にダイス６１を配置する。ダイス６１は、円柱体状であって、下面部６１ａから上面部６１ｂに亘ってダイス孔６２が形成されている。ダイス孔６２は、下面部６１ａに開口し、上方に向かうに従い縮径する縮径部６３と、縮径部６３に接続し、下部から上部に亘って同径で延在する同径部６４とを有する。ダイス６１の下面部６１ａに開口して縮径部６３を形成したことにより、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部１４をダイス６１の同径部６４に円滑に案内することができる。続いて、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部１４とダイス６１のダイス孔６２の軸心を一致して配置し、ダイス６１を中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し押圧して、ダイス６１により中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部１４を絞り上げる。これにより、軸部１４は、軸方向に延びる。また、軸部１４は、ネッキング加工前と比べて肉厚となる。軸部１４における穴部１５の内径および外径は、ネッキング加工前と比べて小さくなる。
そして、軸部の外径が小さくなると、この軸部の外径の大きさに応じたダイスに交換し、このダイスを用いて軸部を絞り上げる。例えば、第ｎ回目の絞り上げ工程にて、図１Ｄに示すように、ダイス６５を用いてネッキングを行う。ただし、ｎは２以上の正数とする。まず、第（ｎ−１）回目の絞り上げ工程で得られた中空エンジンバルブの弁本体半完成品の上方にダイス６５を配置する。ダイス６５は、ダイス６１と同様、円柱体状であって、下面部６５ａから上面部６５ｂに亘ってダイス孔６６が形成されている。ダイス孔６６は、下面部６５ａに開口し、上方に向かうに従い縮径する縮径部６７と、縮径部６７に接続し、下部から上部に亘って同径で延在する同径部６８とを有する。ダイス孔６６はダイス孔６２よりも小径であって、同径部６８は、同径部６４よりも小径に形成されている。続いて、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部１６とダイス６５のダイス孔６６の軸心を一致して配置し、ダイス６５を中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し押圧して、ダイス６５により中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部１６を絞り上げる。これにより、軸部１６は、軸方向に延びる。また、軸部１６は、ネッキング加工前と比べて肉厚となる。軸部１６における穴部１７の内径および外径は、ネッキング加工前と比べて小さくなる。
言い換えると、上述したネッキング加工を、上述した中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の外径の大きさに応じてダイス孔が形成されたダイスを用い、軸部の外径が所定の大きさｄ１になると共に、軸部の内径が所定の大きさｄ２（＜ｄ１）になるまで行う。これにより、軸部１８の外径がｄ１であり、軸部１８の穴部１９の直径がｄ２の中空エンジンバルブの弁本体となる。本実施例では、第３の工程Ｓ３から第８の工程Ｓ８まで、ネッキング加工を行う。
続いて、上述したネッキング加工により得られた中空エンジンバルブの弁本体に対し、必要に応じて軸部を所定の長さに加工する。そして、封止工程にて、軸部の先端（上端）を封止することにより、中空エンジンバルブを得る。例えば、図１Ｅに示すように、軸部１８の先端部に円柱体状の封止部材３１を溶接して、軸部の先端を封止することにより、中空エンジンバルブ（完成品）を得ることができる。
したがって、本実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法によれば、ネッキング加工を行う前に、ロータリースエージング加工を行うことで、軸部の肉厚を周方向および軸方向に亘って均一化することができ、次工程のネッキング加工での歩留まりを向上させることができる。また、ロータリースエージング加工を行った後にネッキング加工を行うだけであり、所望の肉厚の軸部を有する中空エンジンバルブを比較的容易に製造することができる。
本発明の第２の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法について、図２を参照して具体的に説明する。図２にて、バツ印が実施例２に係る中空エンジンバルブの弁本体半完成品および弁本体における軸部の外径の大きさを示し、三角印が中空エンジンバルブの弁本体半完成品および弁本体における軸部の内径の大きさを示し、２点鎖線が実施例２の場合を示す。
本実施例では、上述した第１の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法におけるロータリースエージング加工（回転塑性加工）を２つの工程に分けて行っている。まず、中子を用いずにロータリースエージング加工を行い、続いて、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部に中子を入れてロータリースエージング加工を行っている。具体的には、図２に示すように、中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し第１の工程Ｓ１から第３の工程Ｓ３（第１の回転塑性加工工程）にて中子を用いずにロータリースエージング加工を行い、続いて、第４の工程Ｓ４および第５の工程Ｓ５（第２の回転塑性加工工程）にて中子を用いたロータリースエージング加工を行い、続いて、第６の工程Ｓ６から第８の工程Ｓ８（ネッキング加工工程）にてネッキング加工を行っている。
最初に、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部に対し中子を用いずにロータリースエージング加工を行う。これにより、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の内径および外径が縮径する。これは、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部内に中子が無く、ダイスが軸部の外周部を叩いたときにこの力を軸部の内側で受ける部材が無いためである。この加工を、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の内径および外径が所定の大きさになるまで行う。本実施例では、第１の工程Ｓ１から第３の工程Ｓ３まで、中子を用いずにロータリースエージング加工を行う。続いて、前述した中子を用いないロータリースエージング加工で得られた中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部内に中子を入れ、ロータリースエージング加工を行う。これにより、軸部の内径の大きさを保持しつつ、外径が縮径する。中子を用いたロータリースエージング加工を、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の外径が所定の大きさになるまで行う。本実施例では、第４の工程Ｓ４から第５の工程Ｓ５まで、中子を用いたロータリースエージング加工を行う。
続いて、上述した中子を用いたロータリースエージング加工で得られた中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し、上述した第１の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法と同様に、ネッキング加工を行う。すなわち、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し、当該中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記弁傘部形成部分および前記軸部を押圧するダイスのダイス孔が、段階が進むごとに少しずつ縮径されたダイスを、絞り上げ工程の数だけ用いて徐々に絞り上げるネッキング加工を行う。この加工は、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の外径が所定の大きさｄ１になると共に、軸部の内径が所定の大きさｄ２（＜ｄ１）になるまで行われる。これにより、軸部１８の外径がｄ１であり、軸部１８の穴部１９の直径がｄ２の中空エンジンバルブの弁本体となる。本実施例では、第６の工程Ｓ６から第８の工程Ｓ８まで、ネッキング加工を行う。
続いて、上述したネッキング加工により得られた中空エンジンバルブの弁本体の軸部の長さを必要に応じて調整し、上述した第１の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法と同様に、中空エンジンバルブの弁本体の軸部の先端（上端）を封止することにより、中空エンジンバルブ（完成品）を得ることができる。
したがって、本実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法によれば、上述した第１の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法と同様の作用効果を奏する上に、中子を用いてロータリースエージング加工を行う前に、中子を用いずにロータリースエージング加工を行うことにより、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の外径および肉厚を調整することができる。
本発明の第３の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法について、図２を参照して具体的に説明する。図２にて、バツ印が実施例３に係る中空エンジンバルブの弁本体半完成品および弁本体における軸部の外径の大きさを示し、三角印が中空エンジンバルブの弁本体半完成品および弁本体における軸部の内径の大きさを示し、点線が実施例３の場合を示す。
本実施例では、中子を用いたロータリースエージング加工（回転塑性加工）、ネッキング加工、中子を用いたロータリースエージング加工（回転塑性加工）を記載順に行っている。具体的には、図２に示すように、中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し第１の工程Ｓ１（第１の回転塑性加工工程）にて中子を用いたロータリースエージング加工を行い、続いて、第２の工程Ｓ２から第７の工程Ｓ７（ネッキング加工工程）にてネッキング加工を行い、続いて、第８の工程Ｓ８（第２の回転塑性加工工程）にて中子を用いたロータリースエージング加工を行っている。すなわち、本実施例では、第１の工程Ｓ１では、上述した第１の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法における第１の工程Ｓ１から第２の工程Ｓ２と同様に、中子を用いたロータリースエージング加工を行い、第２の工程Ｓ２から第７の工程Ｓ７では、上述した第１の実施例における第３の工程Ｓ３から第８の工程Ｓ８と同様に、ネッキング加工を行っており、その説明を省略する。
本実施例では、中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対しネッキング加工を行い、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の内径が所定の大きさｄ２付近（≧ｄ２）になる一方、その外径が所定の大きさ付近（＞ｄ１）になると、軸部に中子を入れ、ロータリースエージング加工を行う。この加工では、ネッキング加工により調整された中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の内径の大きさに応じた中子を用いる。これにより、軸部の内径の大きさを保持しつつ、外径が縮径する。中子を用いたロータリースエージング加工を、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の外径が所定の大きさｄ１になるまで行う。これにより、中空エンジンバルブの弁本体となる。本実施例では、第８の工程Ｓ８にて、中子を用いたロータリースエージング加工を行う。
続いて、上述したロータリースエージング加工で得られた中空エンジンバルブの弁本体の軸部の長さを必要に応じて調整し、上述した第１の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法と同様に、中空エンジンバルブの弁本体の軸部の先端（上部）を封止することにより、中空エンジンバルブ（完成品）を得ることができる。
したがって、本実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法によれば、上述した第１の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法と同様の作用効果を奏する上に、ネッキング加工を行った後にロータリースエージング加工を行うことにより、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の外径を所望の大きさに調整することができる。また、最後にネッキング加工を行う中空エンジンバルブの製造方法と比べて、中空エンジンバルブの軸部における内径の加工精度を向上させることができる。
本発明の第４の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法について、図１および図２を参照して説明する。図２にて、バツ印が実施例４に係る中空エンジンバルブの弁本体半完成品および弁本体における軸部の外径の大きさを示し、三角印が中空エンジンバルブの弁本体半完成品および弁本体における軸部の内径の大きさを示し、１点鎖線が実施例４の場合を示す。
本実施例では、中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対しネッキング加工を行った後に、ロータリースエージング加工（回転塑性加工）を行っている。具体的には、図２に示すように、中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し第１の工程Ｓ１から第６の工程Ｓ６（第１のネッキング加工工程）にてネッキング加工を行い、続いて、第７の工程Ｓ７から第８の工程Ｓ８（回転塑性加工工程）にて中子を用いたロータリースエージング加工を行っている。
上述した第１の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法の場合と同様、中空エンジンバルブの弁本体半完成品を用意する。中空エンジンバルブの弁本体半完成品１０は、図１Ａに示すように、軸部（胴部）１１と、軸部１１の下端部に接続する弁傘部形成部分１２ａとを有し、軸部１１から弁傘部形成部分１２ａの拡径部に亘って円柱体状の穴部１３が形成されている。
最初に、中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し、上述した第１の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法と同様に、ネッキング加工を行う。すなわち、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し、当該中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記弁傘部形成部分および前記軸部を押圧するダイスのダイス孔が、段階が進むごとに少しずつ縮径されたダイスを、絞り上げ工程の数だけ用いて徐々に絞り上げるネッキング加工を行う。ダイスとして、例えば、図１Ｃおよび図１Ｄに示すダイス６１，６５などが用いられる。この加工は、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の内径が所定の大きさｄ２付近（≧ｄ２）になると共に、その外径が所定の大きさ（＞ｄ１）になるまで行われる。本実施例では、第１の工程Ｓ１から第６の工程Ｓ６まで、ネッキング加工を行う。
続いて、上述したネッキング加工により得られた中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し、軸部に中子を入れ、ロータリースエージング加工を行う。この加工では、ネッキング加工により調整された中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の内径の大きさに応じた中子を用いる。これにより、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の内径の大きさを保持しつつその外径が縮径する。中子を用いたロータリースエージング加工を、上述した中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の外径が所定の大きさｄ１（＞ｄ２）になるまで行う。これにより、中空エンジンバルブの弁本体となる。本実施例では、第７の工程Ｓ７から第８の工程Ｓ８まで、中子をロータリースエージング加工を行う。
続いて、上述したロータリースエージング加工で得られた中空エンジンバルブの弁本体の軸部の長さを必要に応じて調整し、上述した第１の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法と同様に、中空エンジンバルブの弁本体の軸部の先端（上端）に封止することにより中空エンジンバルブ（完成品）を得ることができる。
したがって、本実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法によれば、ネッキング加工を行うことにより軸部の内径を所望の大きさにした後にロータリースエージング加工を行うことにより、中空エンジンバルブの軸部の外径を所望の大きさに調整することができる。また、最後にネッキング加工を行う中空エンジンバルブの製造方法と比べて、中空エンジンバルブの軸部における内径の加工精度を向上させることができる。
本発明の第５の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法について、図２を参照して説明する。図２にて、バツ印が実施例５に係る中空エンジンバルブの弁本体半完成品および弁本体における軸部の外径の大きさを示し、三角印が中空エンジンバルブの弁本体半完成品および弁本体における軸部の内径の大きさを示し、２点鎖線が実施例５の場合を示す。
本実施例では、ネッキング加工、中子を用いたロータリースエージング加工（回転塑性加工）、ネッキング加工を記載順に行っている。具体的には、図２に示すように、中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し第１の工程Ｓ１から第３の工程Ｓ３（第１のネッキング加工工程）にてネッキング加工を行い、続いて、第４の工程Ｓ４から第５の工程Ｓ５（回転塑性加工工程）にて所定の直径（＞ｄ２）の中子を用いたロータリースエージング加工を行い、続いて、第６の工程Ｓ６から第８の工程Ｓ８（第２のネッキング加工工程）にてネッキング加工を行っている。すなわち、本実施例では、第１の工程Ｓ１から第３の工程Ｓ３までは、上述した第４の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法における第１の工程Ｓ１から第６の工程Ｓ６と同様に、ネッキング加工を行い、第４の工程Ｓ４から第５の工程Ｓ５では、上述した第４の実施例における第７の工程Ｓ７から第８の工程Ｓ８と同様に、中子を用いたロータリースエージング加工を行っており、その説明を省略する。
本実施例では、中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対しネッキング加工に引き続いてロータリースエージング加工を行い、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の内径が所定の大きさ（＞ｄ２）になると共に、その外径が所定の大きさ（＞ｄ１）になると、ロータリースエージング加工で得られた中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し、上述した第１の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法と同様に、ネッキング加工を行う。すなわち、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し、当該中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記弁傘部形成部分および前記軸部を押圧するダイスのダイス孔が、段階が進むごとに少しずつ縮径されたダイスを、絞り上げ工程の数だけ用いて徐々に絞り上げるネッキング加工を行う。この加工は、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の外径が所定の大きさｄ１になると共に、軸部の内径が所定の大きさｄ２（＜ｄ１）になるまで行われる。これにより、中空エンジンバルブの弁本体となる。本実施例では、第６の工程Ｓ６から第８の工程Ｓ８まで、ネッキング加工を行う。
続いて、上述したネッキング加工で得られた中空エンジンバルブの弁本体の軸部の長さを必要に応じて調整し、上述した第１の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法と同様に、中空エンジンバルブの弁本体の軸部の先端（上端）に封止することにより中空エンジンバルブ（完成品）を得ることができる。
したがって、本実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法によれば、ネッキング加工を行った後にロータリースエージング加工を行い、この加工に引き続いてさらにネッキング加工を行うため、ネッキング加工を行った後にロータリースエージング加工を行って中空エンジンバルブの軸部を成形する場合と比べて、ロータリースエージング加工にて直径の大きい中子を用いることができ、製造作業の煩雑化を抑制できる。
本発明の第６の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法について、図３および図４を参照して説明する。
本実施例では、上述した第３の実施例または第４の実施例に中空エンジンバルブの製造方法におけるネッキング加工を行った後のロータリースエージング加工を、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の全体ではなく、上部以外の部分に対してのみ行い、この加工に引き続いて、軸部の上部をプレスして軸部の先端を封止している。
本実施例では、中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対しネッキング加工を行い、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の内径が所定の大きさｄ２付近（≧ｄ２）になる一方、その外径が所定の大きさ（＞ｄ１）になると、軸部に中子を入れ、ロータリースエージング加工を行う。具体的には、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、ネッキング加工を行った後の中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部２１の穴部２３内に中子５６を入れておき、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸心を中心として方向Ｒに回転しつつ、この軸部２１の上部以外の部分に対してのみダイス（スエージング加工用ダイス）５５による打撃を与える。これにより、軸部２１の上部以外の内径の大きさを保持しつつ、その外径が縮径する。他方、軸部２１の上部における外径にあっては、加工前の大きさを保持して大径部２２となる。なお、軸部２１の上部における内径も加工前の大きさが保持される。
続いて、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部２１の上部以外の部分の外径が所定の大きさｄ１になると、封止工程にて、図４Ａに示すように、軸部２１の大径部２２に対し、軸部２１の軸心に向けて矢印Ｙの方向にプレスする。これにより、図４Ｂに示すように、大径部２２がプレスされて軸部２１の先端を封止する端部封止部２４となる。
したがって、本実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法によれば、第３の実施例および第４の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法と同様の作用効果を奏する上に、一連の加工作業にて軸部２１の端部を閉塞でき、軸部２１の端部を閉塞する部材を別途用意する必要が無いため、製造工程を簡略化できる。
なお、上述した第１〜第６の実施例では、回転塑性加工がロータリースエージング加工である場合について説明したが、回転塑性加工としてスピニング加工を用いたり、ロータリースエージング加工とスピニング加工を併用したりすることも可能である。このような場合であって、上述した中空エンジンバルブの製造方法と同様な作用効果を奏する。例えば、上述した第１の実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法の回転塑性加工工程にて、図５に示すように、ロータリースエージング加工の代わりにスピニング加工を行うことも可能である。具体的には、図５Ｂに示すように、中空エンジンバルブの弁本体半完成品１０の穴部１３内に中子５４を挿入し、中空エンジンバルブの弁本体半完成品１０の軸心を中心として方向Ｒに中空エンジンバルブの弁本体半完成品１０と中子５４を一緒に回転しつつ、この軸部１１の外周部１１ａにダイス（スピニング加工用ダイス）５３を押し付ける。これにより、中空エンジンバルブの弁本体半完成品の軸部の内径の大きさを保持しつつその外径を縮径することができる。
本発明に係る中空エンジンバルブの製造方法によれば、所望の肉厚の軸部を有する中空エンジンバルブを比較的容易に製造することができるため、自動車産業などで有益に利用することができる。
１０ 中空エンジンバルブの弁本体半完成品
１１ 軸部
１２ａ〜１２ｃ 弁傘部形成部分
１２ｄ 弁傘部
１３ 穴部
１４，１６、１８ 軸部
１５，１７，１９ 穴部
２１ 軸部
２２ 大径部
２３ 穴部
２４ 端部封止部
３１ 封止部材
５１ ダイス
５２ 中子（マンドレル）
５５ ダイス
５６ 中子（マンドレル）
６１，６５ ダイス
６２，６６ 穴部
６３，６７ 縮径部
６４，６８ 同径部

Claims (10)

  1. 軸部から弁傘部の拡径部に亘って中空部が形成された中空エンジンバルブを製造する方法であって、
    軸部と前記軸部に接続する弁傘部形成部分からなり、前記軸部から前記弁傘部形成部分の拡径部に亘って円柱体形状の穴部が形成された中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し、回転塑性加工を行うことで、前記軸部を縮径する第１の回転塑性加工工程と、
    この工程に引き続き、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し、当該中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記弁傘部形成部分の拡径部および前記軸部を押圧するダイスのダイス孔の内径が、段階が進むごとに少しずつ縮径されたダイスを、絞り上げ工程の数だけ用いて徐々に絞り上げるネッキング加工を行うことで、前記軸部の外径および内径を縮径するネッキング加工工程と、
    この工程に引き続いて、前記軸部の先端を封止することにより、中空エンジンバルブを得る封止工程とを備える
    ことを特徴とする中空エンジンバルブの製造方法。
  2. 請求項１に記載の中空エンジンバルブの製造方法であって、
    前記回転塑性加工が、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記穴部内に中子を挿入し、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品と前記中子を一緒に軸回転しつつ、前記軸部の外周部にスエージング加工用ダイスによる打撃を与えるロータリースエージング加工、または前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記穴部内に中子を挿入し、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品と前記中子を一緒に軸回転しつつ、前記軸部の外周部にスピニング加工用ダイスを押し付けるスピニング加工である
    ことを特徴とする中空エンジンバルブの製造方法。
  3. 請求項１に記載の中空エンジンバルブの製造方法であって、
    前記回転塑性加工が、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品を軸回転しつつ、前記軸部の外周部にスエージング加工用ダイスによる打撃を与えるロータリースエージング加工、または、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品を軸回転しつつ、前記軸部の外周部にスピニング加工用ダイスを押し付けるスピニング加工と、
    この加工に引き続き、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記穴部内に中子を挿入し、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品と前記中子を一緒に軸回転しつつ、前記軸部の外周部にスエージング加工用ダイスによる打撃を与えるロータリースエージング加工、または前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記穴部内に中子を挿入し、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品と前記中子を一緒に軸回転しつつ、前記軸部の外周部にスピニング加工用ダイスを押し付けるスピニング加工との組み合わせである
    ことを特徴とする中空エンジンバルブの製造方法。
  4. 請求項１に記載の中空エンジンバルブの製造方法であって、
    前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し前記ネッキング加工を行った後に、回転塑性加工を行うことで、前記軸部の内径の大きさを保持しつつその外径を縮径する第２の回転塑性加工工程をさらに備える
    ことを特徴とする中空エンジンバルブの製造方法。
  5. 請求項４に記載の中空エンジンバルブの製造方法であって、
    前記第２の回転塑性加工工程における前記回転塑性加工が、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記穴部内に中子を挿入し、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品と前記中子を一緒に軸回転しつつ、前記軸部の外周部にスエージング加工用ダイスによる打撃を与えるロータリースエージング加工、または前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記穴部内に中子を挿入し、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品と前記中子を一緒に軸回転しつつ、前記軸部の外周部にスピニング加工用ダイスを押し付けるスピニング加工である
    ことを特徴とする中空エンジンバルブの製造方法。
  6. 請求項４に記載の中空エンジンバルブの製造方法であって、
    前記第２の回転塑性加工工程の前記回転塑性加工を、前記軸部の上部以外の部分に対してのみ行って、前記軸部の上部以外にて内径の大きさを保持しつつその外径を縮径する一方、前記軸部の上部における外径を加工前の大きさを保持して大径部とし、
    前記封止工程にて、前記大径部をプレスして、前記軸部の先端を封止することにより、前記中空エンジンバルブを得る
    ことを特徴とする中空エンジンバルブの製造方法。
  7. 軸部から弁傘部の拡径部に亘って中空部が形成された中空エンジンバルブを製造する方法であって、
    軸部と前記軸部に接続する弁傘部形成部分からなり、前記軸部から前記弁傘部形成部分の拡径部に亘って円柱体形状の穴部が形成された中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し、当該中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記弁傘部形成部分の拡径部および前記軸部を押圧するダイスのダイス孔の内径が、段階が進むごとに少しずつ縮径されたダイスを、絞り上げ工程の数だけ用いて徐々に絞り上げるネッキング加工を行うことで、前記軸部の外径および内径を縮径する第１のネッキング加工工程と、
    この工程に引き続き、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し回転塑性加工を行うことで、前記軸部を縮径する回転塑性加工工程と、
    この工程に引き続いて、前記軸部の先端を封止することにより、中空エンジンバルブを得る封止工程とを備える
    ことを特徴とする中空エンジンバルブの製造方法。
  8. 請求項７に記載の中空エンジンバルブの製造方法であって、
    前記回転塑性加工が、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記穴部内に中子を挿入し、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品と前記中子を一緒に軸回転しつつ、前記軸部の外周部にスエージング加工用ダイスによる打撃を与えるロータリースエージング加工、または前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記穴部内に中子を挿入し、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品と前記中子を一緒に軸回転しつつ、前記軸部の外周部にスピニング加工用ダイスを押し付けるスピニング加工である
    ことを特徴とする中空エンジンバルブの製造方法。
  9. 請求項７に記載の中空エンジンバルブの製造方法であって、
    前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品に対し前記回転塑性加工を行った後に、前記中空エンジンバルブの弁本体半完成品の前記弁傘部形成部分の拡径部および前記軸部を押圧するダイスのダイス孔の内径が、段階が進むごとに少しずつ縮径されたダイスを、絞り上げ工程の数だけ用いて徐々に絞り上げるネッキング加工を行うことで、前記軸部の外径および内径を縮径する第２のネッキング加工工程をさらに備える
    ことを特徴とする中空エンジンバルブの製造方法。
  10. 請求項７に記載された中空エンジンバルブの製造方法であって、
    前記回転塑性加工を、前記軸部の上部以外の部分に対してのみ行って、前記軸部の上部以外にて内径の大きさを保持しつつその外径を縮径する一方、前記軸部の上部における外径を加工前の大きさを保持して大径部とし、
    前記封止工程にて、前記大径部をプレスして、前記軸部の先端を封止することにより、前記中空エンジンバルブを得る
    ことを特徴とする中空エンジンバルブの製造方法。
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